JP2020081874A - Determination of radiation dose measurement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線量測定の分野に関する。より具体的には、放射線ビームの用途（放射線医療または放射線治療）例えば、医療用放射線ビームの用途における二次元リアルタイム線量測定を実行するための方法およびシステムに関する。 The present invention relates to the field of radiation dosimetry. More particularly, it relates to methods and systems for performing two-dimensional real-time dosimetry in radiation beam applications (radiology or radiotherapy), eg, medical radiation beam applications.
放射線量品質保証測定は、放射線治療、診断および介入放射線医療等の医療用用途において、非常に重要である。放射線治療の場合、治療の成功のために必要な線量（「腫瘍制御確率」、ＴＣＰの向上）と正常組織を害する線量（「正常組織障害発生確率」、ＮＴＣＰの低減）との間の平衡は非常に難しい。これは、適用される線量、照射領域の範囲、放射線照射の数および頻度、放射線エネルギー等について最大限の慎重かつ正確な制御を必要とする。これに関して、放射線のより高い線量を腫瘍に、より低い線量を周辺組織に送達することを目的として、放射線治療技術は大きく進歩している。例えば、強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ）は、周辺の正常な重要構造への線量を最小限に抑えながら腫瘍に原体線量を送達することを目的としている。別の例として、隣接した正常組織への線量を低減する陽子線放射療法（ＰＴ）がある。それでもなお、これらの技術の複雑性が増加することにより、送達された線量に不確定度が加えられる。 Radiation quality assurance measurements are of great importance in medical applications such as radiotherapy, diagnostics and interventional radiology. In the case of radiation therapy, there is a balance between the dose required for successful treatment (“tumor control probability”, improvement of TCP) and the dose that damages normal tissue (“probability of normal tissue failure”, reduction of NTCP). very hard. This requires maximum careful and precise control over the applied dose, the extent of the irradiation area, the number and frequency of irradiations, the radiation energy, etc. In this regard, radiotherapy technology has made great strides in delivering higher doses of radiation to tumors and lower doses to surrounding tissues. Intensity-modulated radiation therapy (IMRT), for example, aims to deliver conformal doses to tumors while minimizing the dose to the surrounding normal vital structures. Another example is proton beam radiation therapy (PT), which reduces the dose to adjacent normal tissue. Nevertheless, the increased complexity of these techniques adds uncertainty to the delivered dose.
腫瘍および周辺臓器に送達された線量を知るための現在の臨床プロトコルは、数学的アルゴリズムを使用する治療計画システム（ＴＰＳ）によるものである。しかしながら、例えば患者の位置決めの誤りにより、正確な線量算出が、患者に送達された実際の線量に対応するとは限らない。これらの誤り、および放射線散乱等の他の不確定性は、ＴＰＳからの線量が必ずしも正確な線量を患者に提供するわけではないという事実につながる。放射線治療におけるリアルタイム生体内線量測定の手順の開発は、重要な課題である（ＩＡＥＡ、Ｈｕｍａｎ Ｈｅａｌｔｈ Ｒｅｐｏｒｔｓ Ｎｏ．８，Ｖｉｅｎｎａ ２０１３）。 The current clinical protocol for knowing the dose delivered to tumors and surrounding organs is by the treatment planning system (TPS) using mathematical algorithms. However, an accurate dose calculation may not correspond to the actual dose delivered to the patient, for example due to mispositioning of the patient. These mistakes, and other uncertainties such as radiation scatter, lead to the fact that dose from TPS does not always provide the patient with an accurate dose. The development of real-time in vivo dosimetry procedures in radiotherapy is an important issue (IAEA, Human Health Reports No. 8, Vienna 2013).
生体内線量測定技術は現在、出射線量を撮像するために患者の後ろに配置された電子的放射線治療照合装置（ＥＰＩＤ）、および、例えば、熱発光検出器（ＴＬＤ）等の検出器を適用するか、または患者の皮膚もしくは固定化装置にダイオードを適用することによる、点光源測定を伴う。このプロトコルは、患者への直接的な入射および出射線量を測定すること、ならびに放射線治療の直接的な品質保証を行うことを含む。しかしながら、これらの技術は、ＩＭＲＴまたは非常に小さな領域の治療には適用可能ではなく、困難な技術のままである。さらに、ＥＰＩＤは出射線量が存在しなくなると陽子およびハドロン療法ビームには好適ではないが、ポイント検出器の場合、これらの技術は線量分布に関する二次元情報をもたらさず、その同時再現性（患者の正確に同一の位置に検出器を位置決めすること）は、不確かである。
大抵の治療は、数週間または数カ月間の定期的な測定を含むという事実に起因して、治療プロトコルの多くには、特定の固定化要素が使用される。これらの要素の例には、真空封止クッション、「ベリーボード」、および長期治療中の良好な再現性のための、固定化金型（パースペックスシェルまたは他の熱可塑性金型）が含まれる。例えば、脳腫瘍照射の場合、マスクは固定されて成形され、その後の治療において提供される放射線の位置の特定の制御を可能にする。
In-vivo dosimetry technology currently applies electronic radiotherapy collation devices (EPIDs) located behind the patient to image exit dose and detectors, such as thermoluminescence detectors (TLDs). Or by applying a point source measurement by applying a diode to the patient's skin or an immobilization device. This protocol involves measuring direct entrance and exit doses to the patient, as well as providing direct quality assurance of radiation therapy. However, these techniques are not applicable to IMRT or the treatment of very small areas and remain a difficult technique. Furthermore, EPIDs are not suitable for proton and hadron therapy beams when the exit dose is absent, but in the case of point detectors, these techniques do not yield two-dimensional information about the dose distribution and their reproducibility (patient Positioning the detector in exactly the same position) is uncertain.
Due to the fact that most treatments involve regular measurements for weeks or months, many treatment protocols use specific immobilization elements. Examples of these elements include vacuum-sealed cushions, "berry boards", and immobilized molds (Perspex shell or other thermoplastic molds) for good reproducibility during long-term treatment. .. For example, in the case of brain tumor irradiation, the mask is fixed and shaped to allow specific control of the location of the radiation provided in subsequent treatments.
国際特許出願第ＷＯ２０１６／０８３４７３号は、放射線療法中の対象領域の固定化のためのマスクについて説明している。マスクは、放射線療法中に放射線に曝されたそれらの領域における放射線感受性材料の放射線エネルギーを部分的に貯蔵するよう適合される。当文書はまた、刺激によるマスクの表面に対する放射線感受性材料の物理的反応を収集することによって、放射線療法の線量の推定を得る方法を開示する。光刺激発光（ＯＳＬ）および放射線フォト発光（ＲＰＬ）の両方について説明されている。照射療法中のｉｎ−ｓｉｔｕ測定およびオフライン線量測定の両方が推奨されるが、説明される方法は、受動的な、照射後の全吸収線量評価に特に好適である。 International patent application WO2016/083473 describes a mask for immobilization of a target area during radiation therapy. The mask is adapted to partially store the radiation energy of the radiation sensitive material in those areas exposed to radiation during radiation therapy. This document also discloses a method for obtaining an estimate of radiation therapy dose by collecting the physical response of the radiation sensitive material to the surface of the mask upon stimulation. Both photostimulated luminescence (OSL) and radiation photoluminescence (RPL) are described. Although both in-situ and off-line dosimetry during radiation therapy are recommended, the method described is particularly suitable for passive, post-irradiation total absorbed dose assessment.
それでもなお、現在利用可能な方法およびシステムが複雑であるため、リアルタイムでのオンラインｉｎ−ｓｉｔｕ線量測定を行うことには依然として改善の余地がある。 Nevertheless, due to the complexity of currently available methods and systems, there is still room for improvement in making online in-situ dosimetry in real time.
本発明の実施形態の目的は、放射線医療または放射線治療中に正確なｉｎ−ｓｉｔｕ二次元線量測定を実行する方法およびシステムを提供することである。 It is an object of embodiments of the present invention to provide methods and systems for performing accurate in-situ two-dimensional dosimetry during radiology or radiotherapy.
本発明の実施形態の利点は、放射線医療または放射線治療システムから線量および線量率への即時フィードバック（ミリ秒）を得る、正確なオンラインでのｉｎ−ｓｉｔｕ二次元線量測定を可能にする方法およびシステムが提供されることである。 An advantage of embodiments of the present invention is a method and system that enables accurate online in-situ two-dimensional dosimetry that provides immediate feedback (milliseconds) to dose and dose rate from a radiation medical or radiotherapy system. Is to be provided.
本発明の実施形態の利点は、線量測定を得るために光刺激を必要としない方法およびシステムが提供され、線量測定のための方法およびシステムの複雑性を低下することである。 An advantage of embodiments of the present invention is that it provides a method and system that does not require optical stimulation to obtain dosimetry, reducing the complexity of the method and system for dosimetry.
上述の目的は、本発明による方法および装置によって達成される。 The above objective is accomplished by a method and device according to the present invention.
第１の態様において、本発明は放射線医療または放射線治療のための照射システムにおける使用のための線量測定システムに関し、線量測定システムは、放射線発光特性を有する放射線感受性材料を備えた少なくとも二次元の放射線発光照射検出面と、
放射線医療または放射線治療照射ビームを用いた照射時に少なくとも二次元の検出面からの放射線発光光を検出するように構成された検出システムであって、放射線発光に対して感受性である検出器と、放射線医療または放射線治療照射ビームおよび周囲光から放射線を少なくとも部分的に遮断するためのフィルタを備えた検出システムと、を備える。
In a first aspect, the invention relates to a dosimetric system for use in an irradiation system for radiotherapy or radiotherapy, the dosimetric system comprising at least two-dimensional radiation comprising a radiation-sensitive material having radiation-emitting properties. Emission detection surface,
A detection system configured to detect radiatively emitted light from at least a two-dimensional detection surface upon irradiation with a radiation medical or radiotherapy irradiation beam, the detector being sensitive to the radiation emission, A detection system comprising a filter for at least partially blocking radiation from a medical or radiotherapy irradiation beam and ambient light.
本発明の実施形態の利点は、放射線発光被照射面から放射線発光光を検出することで放射線医療または放射線治療照射の正確な線量検出が実行され得ることである。本発明の実施形態の利点は、良好な信号対雑音比を有する放射線発光光の正確な検出を行い得るように、放射線医療または放射線治療照射ビームから放射線を少なくとも部分的に除去し、周囲光を少なくとも部分的に除去するために検出システムが適合されていることである。 An advantage of embodiments of the present invention is that accurate dose detection of radiation medical or radiation treatment irradiation can be performed by detecting the radiation emitting light from the radiation emitting illuminated surface. An advantage of embodiments of the present invention is that it at least partially removes radiation from the radiological or radiotherapy irradiation beam and removes ambient light so that accurate detection of radiated light having a good signal to noise ratio can be achieved. The detection system is adapted for at least partial removal.
少なくとも二次元の放射線発光照射検出面は、放射線医療または放射線治療照射ビームによる照射を受けている際に、さらなる外部刺激を必要とせずに放射線発光信号を放出するように適合されてもよい。本発明の実施形態の利点は、例えば、温度またはさらなる放射線等の外部刺激が必要とされないことである。 The at least two-dimensional radiation emitting detection surface may be adapted to emit a radiation emitting signal while undergoing irradiation with a radiological or radiotherapy irradiation beam without the need for further external stimulation. An advantage of embodiments of the present invention is that no external stimuli such as temperature or additional radiation are required.
放射線感受性材料は、１ｎｓ〜１００ｍｓの放出減衰時間を有してもよい。フィルタは、１０ｎｍ〜７００ｎｍの波長域にある、周囲の放射線、室内光および／またはいかなる汚染光も遮断するように適合されてもよい。 The radiation sensitive material may have an emission decay time of 1 ns to 100 ms. The filter may be adapted to block ambient radiation, room light and/or any contaminated light in the wavelength range of 10 nm to 700 nm.
フィルタは、バンドパスフィルタ、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ、ノッチフィルタ、ダイクロイックフィルタ、撮像フィルタまたは減光フィルタのうちのいずれかであってもよい。 The filter may be any of a bandpass filter, a longpass filter, a shortpass filter, a notch filter, a dichroic filter, an imaging filter or a neutral density filter.
検出器は、任意の所定の入射角において光を検出するように適合されてもよい。 The detector may be adapted to detect light at any given angle of incidence.
線量測定システムはさらに、検出された放射線発光信号を処理し、それに基づいて対象に提供されたその照射および／または位置の相対または臓器線量を算出するための処理装置を備えてもよい。 The dosimetry system may further comprise a processor for processing the detected radiation emission signal and calculating the relative or organ dose of its irradiation and/or position provided to the subject on the basis thereof.
線量測定システムは、放射線医療または放射線治療中にオンラインで行われるように、放射線発光の検出を制御するための制御装置を備えてもよい。 The dosimetry system may comprise a controller for controlling the detection of radioluminescence, as is done online during radiotherapy or radiotherapy.
制御装置はさらに、検出された照射の、判定された線量および／または位置に基づいて、放射線医療または放射線治療システムを調整するように適合されてもよい。 The controller may be further adapted to adjust the radiation medical or radiation therapy system based on the determined dose and/or position of the detected radiation.
放射線感受性材料は、放射線発光（ＲＬ）およびシンチレーションに好適な有機または無機発光材料であってもよい。本発明の実施形態の利点は、放射線感受性材料が、シンチレーションに対して感受性である材料をさらに含むことである。本発明の実施形態の利点は、放射線感受性材料が、例えばＢａＦ２、ＣａＦ２（Ｅｕ）、ＺｎＳ（Ａｇ）、ＣａＷＯ４、ＣｄＷＯ４、ＹＡＧ（Ｃｅ）、ＮａＩ（ＴＩ）、ＬＹＳＯ、ＢＧＯ、ＣｓＩ（ＴＩ）、ＣｓＩ（Ｎａ）等の無機シンチレータ、例えば、ＢｅＯ、ＬｉＦ、Ａｌ２Ｏ３：Ｃ、Ａｌ２Ｏ３：Ｃ、Ｍｇ等の絶縁体、例えば、ポリエチレンナフタレート等のプラスチック、例えば、ｎ−ターフェニル等の蛍光体またはガラスを含むことである。 The radiation sensitive material may be an organic or inorganic light emitting material suitable for radiation emission (RL) and scintillation. An advantage of embodiments of the present invention is that the radiation sensitive material further comprises a material that is sensitive to scintillation. An advantage of embodiments of the present invention, the radiation sensitive material, for example BaF 2, CaF 2 (Eu) , ZnS (Ag), CaWO 4, CdWO 4, YAG (Ce), NaI (TI), LYSO, BGO, CsI Inorganic scintillators such as (TI) and CsI(Na), for example, insulators such as BeO, LiF, Al 2 O 3 :C, Al 2 O 3 :C, Mg, and plastics such as polyethylene naphthalate, for example, That is, it includes a phosphor such as n-terphenyl or glass.
放射線感受性材料は、γ放射線、β放射線、α放射線、Ｘ線、陽子放射線ビーム、ハドロン放射線ビームおよび中性子放射線ビームのうちの１つ以上である電離放射線に対して感受性であり得る。 The radiation sensitive material may be sensitive to ionizing radiation which is one or more of gamma radiation, beta radiation, alpha radiation, x-rays, proton radiation beams, hadron radiation beams and neutron radiation beams.
本システムは、患者の全身にわたる曝露を測定し、かつ２−Ｄ放射線曝露データ、例えば、リアルタイム２−Ｄ放射線曝露データを生成する検出器としてカメラを使用することが、本発明の実施形態の利点である。画像を形成するための複数の画素を含むカメラまたは検出器を使用することによって、それは、放射線発光特性を有する放射線感受性材料を含む検出面からの放射線発光を可視化するだけでなく、例えば、患者などの環境内のすべてのものからの放射線発光を可視化することから、患者からの情報を収集することができる。カメラを使用することによって、検出面からの放射線発光と、環境からの放射線発光とを区別することができ、このため、より正確な検出が可能になる。 Advantages of embodiments of the present invention that the system uses a camera as a detector to measure whole-body exposure of a patient and generate 2-D radiation exposure data, eg, real-time 2-D radiation exposure data. Is. By using a camera or detector that contains multiple pixels to form an image, it not only visualizes the radiation emission from a detection surface that contains a radiation-sensitive material that has radiation-emitting properties, such as a patient. Information from the patient can be gathered from the visualization of radiation emissions from everything in the environment. By using a camera, it is possible to distinguish between the emission of radiation from the detection surface and the emission of radiation from the environment, which allows more accurate detection.
いくつかの実施形態において、このため、線量測定システムは、放射線発光が、放射線発光特性を有する放射線感受性材料から、または環境からもたらされるかどうかを考慮するように構成され得る。それによって、環境は全て、感受性材料とは異なる要素であり得、このため、例えば、患者を含み得る。線量測定システムは、実施される放射線発光の検出に基づいて、放射線発光が、放射線感受性材料または環境からもたらされるかどうかを区別することを可能にする、コントローラを有し得る。コントローラは、検出された放射線発光信号を処理するとき、ならびに照射の相対もしくは臓器線量および／または対象に提供されるその位置に基づいて計算するときに、放射線発光の起点を考慮するためにプロセッサと通信し得る。 In some embodiments, therefore, the dosimetry system can be configured to consider whether the radiation emission comes from radiation-sensitive materials that have radiation-emitting properties or from the environment. Thereby, the environment may all be a different element than the sensitive material, and thus may include, for example, the patient. The dosimetry system may have a controller that allows to distinguish whether the radiation emission comes from the radiation sensitive material or the environment based on the detection of the radiation emission performed. The controller cooperates with the processor to take into account the origin of the radiation emission when processing the detected radiation emission signal and when calculating based on the relative or organ dose of irradiation and/or its position provided to the subject. Can communicate.
放射線発光材料を使用することにより、検出が、累積結果に基づく必要がないため、以前に記憶された信号を、ゼロに容易に設定し戻すことができることは、本発明の実施形態の利点である。後者は、良好な動的範囲を得ることを支援し得る。放射線発光を使用すると、動的範囲は、数マイクロＧｙ〜１００Ｇｙであり得る。 It is an advantage of an embodiment of the present invention that the use of a radiation-emitting material allows the previously stored signal to be easily set back to zero, since the detection does not have to be based on cumulative results. .. The latter may help to get a good dynamic range. Using radiation, the dynamic range can be from a few micro Gy to 100 Gy.
本発明はまた、上述の線量測定システムを備えた照射システムに関する。 The invention also relates to an irradiation system comprising a dosimetry system as described above.
放射線発光を検出するための検出システムは、照射システムの照射源にほぼ対向するか、または平行に位置してもよい。 The detection system for detecting radiation emission may be located substantially opposite or parallel to the irradiation source of the irradiation system.
本発明はさらに、対象のための放射線医療または放射線治療中の照射線量を判定する方法に関し、本方法は、対象上に少なくとも二次元の放射線発光照射検出面を提供することと、放射線医療または放射線治療を実行するための照射ビームがもたらす周囲光および放射線を除去しながら、少なくとも二次元の放射線発光照射検出面から放射線発光信号を検出することと、検出された放射線発光信号に基づいて対象上に送達された線量および／または照射位置を導出することと、を含む。 The present invention further relates to a method of determining a radiation dose during radiotherapy or radiotherapy for a subject, the method comprising providing at least a two-dimensional radiative emission detection surface on the subject, the radiotherapy or radiation. Detecting a radiative emission signal from at least a two-dimensional radiative emission detection surface while removing ambient light and radiation provided by the irradiation beam for performing the treatment, and detecting the radiative emission signal on the object based on the detected radiative emission signal. Deriving the delivered dose and/or the irradiation location.
本発明の実施形態の利点は、放射線発光現象が使用され、それによって、放射線感受性材料の照射線量への物理的反応を読み出すために外部刺激が必要とされないことである。
本発明の実施形態の利点は、放射線療法中の入射皮膚線量率、時間分解吸収線量およびビーム位置／分布を判定するための良好な方法およびシステムが提供されることである。本発明の実施形態の利点は、システムおよび／または方法が、放射線医療または放射線治療中の線量測定に特に好適であるということである。
An advantage of embodiments of the present invention is that a radiative phenomenon is used, whereby no external stimulus is needed to read out the physical response of the radiation sensitive material to the irradiation dose.
An advantage of embodiments of the present invention is that it provides a good method and system for determining incident skin dose rate, time resolved absorbed dose and beam position/distribution during radiation therapy. An advantage of embodiments of the present invention is that the system and/or method is particularly suitable for dosimetry during radiotherapy or radiotherapy.
本発明の実施形態の利点は、患者の皮膚上に位置する二次元マトリックスまたは面（例えば、固定化要素／医療用シート／医療用ティッシュ／パッチ／マスク）が使用され、それにより、患者上の入射皮膚線量率およびビーム二次元位置の正確な判定が可能になることである。 An advantage of embodiments of the present invention is that a two-dimensional matrix or surface (eg, immobilization element/medical sheet/medical tissue/patch/mask) located on the patient's skin is used, thereby It is possible to accurately determine the incident skin dose rate and the beam two-dimensional position.
本発明の特定の、かつ好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項に述べられている。従属請求項の特徴は、請求項において明確に述べられているとおりだけでなく、必要に応じて、独立請求項の特徴、および他の従属請求項の特徴と組み合わせることができる。
本発明のこれらの、また他の態様は、以下に記載する実施形態から明らかになり、かつそれらを参照して説明されるであろう。
Particular and preferred aspects of the invention are set out in the accompanying independent and dependent claims. The features of the dependent claims can be combined not only with the features explicitly stated in the claims, but also with the features of the independent claims and with the features of other dependent claims, if desired.
These and other aspects of the invention will be apparent from and explained with reference to the embodiments described below.
図面は概略的なものであり、限定的ではない。図面において、要素のうちのいくつかのサイズは、説明の目的のために誇張されていて、縮尺通りに描かれていない場合がある。 The drawings are schematic and non-limiting. In the drawings, the size of some of the elements may be exaggerated and not drawn on scale for illustrative purposes.
請求項内のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されないものとする。 Any reference signs in the claims shall not be construed as limiting the scope.
異なる図において、同一の参照符号は、同一の、または類似の要素を指す。 In the different figures, the same reference signs refer to the same or analogous elements.
本発明は特定の実施形態に関して、また、特定の図を参照して説明されるが、本発明はそれらに限定されず、請求項によってのみ限定される。記載の図面は単に概略的なものであり、限定的ではない。図面において、要素のうちのいくつかのサイズは、説明の目的のために誇張され、縮尺通りに描かれていない場合がある。寸法および相対寸法は、本発明の実施に対する実物の縮小には対応していない。 The present invention will be described with respect to particular embodiments and with reference to certain drawings but the invention is not limited thereto but only by the claims. The drawings described are only schematic and are non-limiting. In the drawings, the size of some of the elements may be exaggerated and not drawn on scale for illustrative purposes. The dimensions and relative dimensions do not correspond to real reductions to the practice of the invention.
さらに、詳細な説明および請求項における、第１の、第２の等の用語は、同様の要素を区別するために用いられ、必ずしも時間的、空間的、ランク付け、または任意の他の様態のいずれかの順序を述べているわけではない。そのように用いられる用語が、適切な状況の下で相互に交換可能であり、本明細書に記載されている本発明の実施形態が、本明細書に記載、または例示されるものとは異なる順序で動作が可能であることが理解されるべきである。 Further, in the detailed description and claims, the terms first, second, etc. are used to distinguish similar elements, not necessarily in terms of time, space, ranking, or any other aspect. It does not mention either order. The terms so used are interchangeable under appropriate circumstances and the embodiments of the invention described herein are different from those described or illustrated herein. It should be understood that the acts can be performed in order.
また、詳細な説明および請求項における、上部、下部等の用語は、説明の目的で用いられ、必ずしも相対位置を述べているわけではない。そのように用いられる用語が、適切な状況の下で相互に交換可能であり、本明細書に記載されている本発明の実施形態が、本明細書に記載または例示されるもの以外の配向で動作が可能であることが理解されるべきである。 Further, in the detailed description and the claims, terms such as “upper” and “lower” are used for the purpose of description and do not necessarily describe relative positions. The terms so used are interchangeable under appropriate circumstances, and the embodiments of the invention described herein may be used in orientations other than those described or illustrated herein. It should be appreciated that operation is possible.
請求項に使用される「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、それ以降に列挙される手段に限定されるものとして解釈されるべきではなく、他の要素または工程を排除しない。言及されるように、記載された特徴、整数、工程、または構成要素の存在を特定するとして解釈されるべきであり、１つ以上の他の特徴、整数、工程、もしくは構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではない。「手段ＡおよびＢを含むデバイス」という表現の範囲は、構成要素ＡとＢのみを含むデバイスに限定されるべきではない。本発明では、単にデバイスに関連した構成要素がＡとＢであることを意味する。 The term "comprising", used in the claims, should not be interpreted as being restricted to the means listed thereafter; it does not exclude other elements or steps. As mentioned, it should be construed as identifying the presence of the stated feature, integer, step, or component, and one or more other feature, integer, step, or component, or those It does not exclude the existence or addition of groups. The scope of the expression "device comprising means A and B" should not be limited to devices comprising only components A and B. In the present invention, it simply means that the components associated with the device are A and B.
本明細書全体を通して「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」に対する参照は、実施形態に関連して説明されている特定の特徴、構造または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な場所に見られる「一実施形態における（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「一実施形態における（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という句は、必ずしも全てが同じ実施形態を参照しているわけではないが、そうであってもよい。さらに、特定の特徴、構造または特性は、本開示から当業者には明らかであるように、１つ以上の実施形態において、任意の好適な方法で組み合わされてもよい。 References to "one embodiment" or "an embodiment" throughout this specification may refer to certain features, structures, or characteristics described in connection with the embodiments of the invention. It is meant to be included in at least one embodiment. Thus, the appearances of the phrases "in one embodiment" or "in an embodiment" in various places throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment. Not necessarily, but it can be. Furthermore, the particular features, structures or characteristics may be combined in any suitable manner in one or more embodiments, as will be apparent to those skilled in the art from this disclosure.
同様に、本発明の例示的な実施形態の説明において、本開示を能率化しかつ様々な発明態様の１つ以上を理解するのを助けるために、本発明の様々な特徴が時として単一の実施形態、図または説明にまとめられることが理解されるべきである。しかしながら、本開示の方法は、請求項に係る発明が、各請求項に明示的に列挙されたものよりも多くの特徴を要求するという意図を反映するものと解釈されるべきでない。むしろ、以下の請求項が示すように、発明の態様は、開示された上述の単一の実施形態の全ての特徴の中にあるわけではない。このように、詳細な説明による請求項は、各請求項が本発明の独立した実施形態として自立している状態で、これにより本詳細な説明に明示的に組み込まれる。 Similarly, in describing the exemplary embodiments of the present invention, various features of the invention are sometimes referred to as a single feature, in order to streamline the disclosure and to help understand one or more of the various inventive aspects. It should be understood that the embodiments, figures or descriptions are summarized. However, the methods of this disclosure should not be construed as reflecting an intention that the claimed invention requires more features than are expressly recited in each claim. Rather, as the following claims reflect, inventive aspects lie in less than all features of a single foregoing disclosed embodiment. Thus, the claims following the detailed description are hereby expressly incorporated into this detailed description, with each claim standing on its own as an independent embodiment of this invention.
さらに、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、当業者には理解されるとおり、他の実施形態に含まれる特徴を含む場合もあれば、含まない場合もあり、異なる実施形態の特徴の組み合わせは本発明の範囲内であることを意味し、異なる実施形態を形成する。例えば、以下の特許請求の範囲において、特許請求された実施形態のいずれも、任意の組み合わせで使用され得る。 Furthermore, some embodiments described herein may or may not include features that are included in other embodiments, as will be appreciated by those of skill in the art, and features of different embodiments. Combinations of are meant to be within the scope of the invention, forming different embodiments. For example, in the following claims, any of the claimed embodiments can be used in any combination.
本明細書に提示する説明において、数多くの特定の詳細が記載されている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細がなくても実施され得ることが理解される。他の例において、本説明の理解を曖昧にしないため、既知の方法、構造および技術は詳細には示されていない。 In the description provided herein, numerous specific details are set forth. However, it is understood that embodiments of the invention may be practiced without these specific details. In other instances, well-known methods, structures and techniques have not been shown in detail in order not to obscure the understanding of this description.
本発明の実施形態において、放射線発光について言及する場合、放射線発光材料を照射するＸ線、電子、陽子または重イオンのビーム線量率に比例して生成される放射線について言及している。 In the embodiments of the present invention, when referring to radiation emission, reference is made to radiation produced in proportion to the beam dose rate of X-rays, electrons, protons or heavy ions irradiating the radiation emitting material.
本発明の実施形態において「二次元マトリックス」について言及する場合、異なる形で密着固定するか、または折り畳むことを可能にする弾性特性を有する成形した薄膜について言及している。薄膜は熱可塑性物質または他のポリマーを含んでもよいが、本発明はそれに限定されない。同様に、「二次元マトリックス」という用語は、その使用に限定されず、マトリックスは、いかなる領域、容積、または物体にも適用可能である。薄膜の形状は、各々の特定のマトリックス用途に有利に最適化され、有利には、二次元であり、対象領域周辺の物体の境界線をたどる。本発明のいくつかの実施形態において、マトリックスは、例えば頭部、四肢、または身体の他の部分の固定化に好適であり得るが、それらに限定されず、あるいは、成形に使用してもよいが、それに限定されない。 When referring to a "two-dimensional matrix" in the embodiments of the present invention, reference is made to a shaped membrane having elastic properties that allow it to be tightly secured or folded in different ways. The thin film may include thermoplastics or other polymers, but the invention is not so limited. Similarly, the term "two-dimensional matrix" is not limited to that use, and the matrix is applicable to any area, volume, or object. The shape of the membrane is advantageously optimized for each particular matrix application and is preferably two-dimensional, following the boundaries of objects around the area of interest. In some embodiments of the invention, the matrix may be suitable for, but not limited to, immobilization of the head, extremities, or other parts of the body, or may be used in molding. However, it is not limited thereto.
第１の態様において、本発明は、診断および治療（例えば、放射線医療、放射線治療）の両方のための照射システムにおける使用のための線量測定システムに関する。本発明の実施形態による線量測定システムは、有利には照射中のオンライン線量測定の判定を可能にする。これにより、生体内線量測定が可能となる。これは、例えば、人間などの生物に放射線医療または放射線治療を実行する際の線量測定の実行に特に好適であり得る。本発明の実施形態による、線量測定システムは、放射線感受性材料を備えた、少なくとも二次元の放射線発光照射検出面を備える。二次元照射検出面は、照射ビームが皮膚に入射する位置および表面の異なる位置において受けた照射のリアルタイムでの線量に関する情報を提供し得る。本発明の実施形態によると、放射線感受性材料は放射線発光特性を有する。 In a first aspect, the invention relates to a dosimetry system for use in an irradiation system for both diagnosis and therapy (eg radiation medicine, radiation therapy). Dosimetry systems according to embodiments of the present invention advantageously allow for determination of online dosimetry during irradiation. This enables in vivo dose measurement. This may be particularly suitable for performing dosimetry, for example when performing radiology or radiotherapy on an organism such as a human. A dosimetry system according to embodiments of the present invention comprises at least a two-dimensional radiation emitting detection surface comprising radiation sensitive material. The two-dimensional irradiation detection surface may provide information about the real-time dose of irradiation received by the irradiation beam at the skin and at different positions on the surface. According to embodiments of the present invention, the radiation sensitive material has radiation emitting properties.
システムはさらに、放射線医療または放射線治療照射ビームを用いた照射時に少なくとも二次元の放射線発光照射検出面から放射線発光光を検出するように構成された検出システムを備える。検出システムは、放射線発光光に対して感受性である検出器および、放射線医療または放射線治療照射ビームおよび周囲光からの放射線を少なくとも部分的に遮断するためのフィルタを備える。 The system further comprises a detection system configured to detect the radiative emission light from the at least two-dimensional radiative emission detection surface upon irradiation with the radiological or radiotherapy irradiation beam. The detection system comprises a detector that is sensitive to radiatively emitted light and a filter for at least partially blocking radiation from the radiological or radiotherapy irradiation beam and ambient light.
例示として、本発明の実施形態はそれに限定されず、例示的な実施形態による方法およびシステムの一例を以下でさらに説明する。 By way of illustration, embodiments of the present invention are not so limited, and examples of methods and systems according to example embodiments are further described below.
本発明の実施形態による線量測定システムの異なる構成要素を概略的に示しながら、例示的なシステムを図１に示す。線量測定システム１００は、少なくとも二次元の放射線発光照射検出面１１０を備える。 An exemplary system is illustrated in FIG. 1, while schematically illustrating different components of a dosimetry system according to embodiments of the invention. The dosimetry system 100 includes at least a two-dimensional radiation emission irradiation detection surface 110.
二次元放射線発光照射検出面１１０は、有利には、例えば、γ放射線、β放射線、α放射線、Ｘ線、陽子放射線ビーム、ハドロン放射線ビームおよび中性子放射線ビーム等のうちの１つ以上の１つ以上の電離放射線タイプを検出する、すなわち、それらに反応するように適合されている。照射検出面１１０は、二次元または三次元の面であってもよい。検出面は有利には、主に２つの方向に延在し、限定的な厚みを有する。これは、例えば薄膜であってもよい。照射検出面１１０は、１μｍ〜１０ｍｍ、例えば２μｍ〜５ｍｍの厚みを有する薄膜形状面であってもよい。照射検出面１１０は、１ｍｍ２〜１００００ｃｍ２、例えば、１０ｍｍ２〜２５００ｃｍ２の表面積を有してもよい。 The two-dimensional radiation emitting irradiation detection surface 110 is advantageously one or more of, for example, one or more of gamma radiation, beta radiation, alpha radiation, x-rays, proton radiation beams, hadron radiation beams, neutron radiation beams, etc. Is adapted to detect, ie, react to, ionizing radiation types of. The irradiation detection surface 110 may be a two-dimensional or three-dimensional surface. The detection surface advantageously extends mainly in two directions and has a limited thickness. It may be, for example, a thin film. The irradiation detection surface 110 may be a thin film-shaped surface having a thickness of 1 μm to 10 mm, for example 2 μm to 5 mm. The irradiation detection surface 110 may have a surface area of 1 mm 2 to 10000 cm 2 , for example 10 mm 2 to 2500 cm 2 .
照射検出面１１０は、可撓性であり、かつそれが被覆する身体の部分に従って成形可能であってもよい。代替的に、より剛性であり、かつ被覆することが意図される身体の部分に従って成形されてもよい。照射検出面１１０は、ショア硬度の尺度においてショア００（非常に柔らかいゴムおよびジェル）と、ショアＤ（堅いゴム、半剛性プラスチックおよび堅いプラスチック）との間の硬度を有してもよい。いくつかの実施形態によると、照射検出面１１０は同時に、例えば、身体部分のための固定化装置等の固定化装置であり得る。このような固定化装置は顔マスクに限定されず、代替的に、例えば四肢、腹部、胸部等の、別の身体部分を覆うのに好適であり得ることがわかる。照射検出面は、国際特許出願第２０１６／０８３４７３号に記載されるようなものであってもよいが、放射線感受性材料は、以下に説明するように、放射線発光特性を含む。 The illumination detection surface 110 may be flexible and shapeable according to the body part it covers. Alternatively, it may be more rigid and shaped according to the body part intended to be coated. The irradiation detection surface 110 may have a hardness between Shore 00 (very soft rubber and gel) and Shore D (hard rubber, semi-rigid plastic and hard plastic) on the Shore hardness scale. According to some embodiments, the illumination detection surface 110 may at the same time be an immobilization device, eg an immobilization device for a body part. It will be appreciated that such an immobilization device is not limited to a face mask, but may alternatively be suitable for covering another body part, for example extremities, abdomen, chest and the like. The radiation detection surface may be as described in International Patent Application No. 2016/083473, but the radiation sensitive material comprises radiation emitting properties, as described below.
本発明の実施形態による照射検出面１１０は、典型的には、放射線発光特性を含む放射線感受性材料を備える。放射線感受性材料は、粉末材料を含んでもよい。粉末材料は、例えば、１μｍ〜１０００μｍの平均直径を有するマイクロサイズか、または、例えば、１ｎｍ〜１０００ｎｍの平均直径を有するナノサイズであってもよい。放射線感受性材料は、照射検出面１１０内で、またはその上でほぼ均一に分散されてもよい。放射線感受性材料は、有機または無機発光材料であってもよい。いくつかの実施形態において、放射線発光特性を除き、放射線感受性材料またはその一部はまた、シンチレーション特性を含んでもよい。放射線感受性材料は、例えば、ＢａＦ２、ＣａＦ２（Ｅｕ）、ＺｎＳ（Ａｇ）、ＣａＷＯ４、ＣｄＷＯ４、ＹＡＧ（Ｃｅ）、ＮａＩ（ＴＩ）、ＬＹＳＯ、ＢＧＯ、ＣｓＩ（ＴＩ）、ＣｓＩ（Ｎａ）等の無機シンチレータ、例えば、ＢｅＯ、ＬｉＦ、Ａｌ２Ｏ３：Ｃ、Ａｌ２Ｏ３：Ｃ、Ｍｇ等の絶縁体、例えば、ポリエチレンナフタレート等のプラスチック、例えばｎ−ターフェニル等の蛍光体またはガラスを含んでもよい。いくつかの実施形態において、放射線感受性材料は、１つの種類の発光材料を含んでもよい。本発明のいくつかの実施形態において、放射線感受性材料は、いくつかの発光材料の組み合わせを含んでもよい。これらの全てが放射線発光性である必要はないが、少なくともそのいくつかは放射線発光性である必要がある。 Illumination detection surface 110 according to embodiments of the invention typically comprises a radiation sensitive material that includes radiation emitting properties. The radiation sensitive material may include a powdered material. The powder material may be, for example, microsized with an average diameter of 1 μm to 1000 μm or nanosized with an average diameter of 1 nm to 1000 nm, for example. The radiation sensitive material may be substantially evenly dispersed within or on the radiation detection surface 110. The radiation sensitive material may be an organic or inorganic light emitting material. In some embodiments, with the exception of radiation emitting properties, the radiation sensitive material or portion thereof may also include scintillation properties. The radiation-sensitive material is, for example, BaF 2 , CaF 2 (Eu), ZnS (Ag), CaWO 4 , CdWO 4 , YAG (Ce), NaI (TI), LYSO, BGO, CsI (TI), CsI (Na). An inorganic scintillator, such as BeO, LiF, Al 2 O 3 :C, Al 2 O 3 :C, Mg, or another insulator, a plastic, such as polyethylene naphthalate, or a phosphor such as n-terphenyl, or It may include glass. In some embodiments, the radiation sensitive material may include one type of luminescent material. In some embodiments of the invention, the radiation sensitive material may include a combination of several light emitting materials. Not all of these need to be emissive, but at least some of them need to be emissive.
本発明の実施形態の利点は、適用された放射線医療または放射線治療照射の位置および／または線量に関する情報を表す放射線を放出するために外部刺激を照射検出面に提供する必要はなく、放出は自発的である。これは、例えば、光刺激発光、熱発光、放射線フォト発光等に基づくシステムと対照的である。 An advantage of embodiments of the present invention is that it is not necessary to provide an external stimulus to the irradiation detection surface in order to emit radiation representing information about the location and/or dose of applied radiological or radiotherapy irradiation, the emission being spontaneous. Target. This is in contrast to systems based on, for example, photostimulated luminescence, thermoluminescence, radiophotoluminescence and the like.
放射線感受性材料は、その放射線発光を１つ以上の特定の波長で放出してもよい。いくつかの例は、ほぼ４２０ｎｍで放出するＡｌ２Ｏ３：Ｃ、ほぼ３１０ｎｍおよび２９５ｎｍで放出するＢａＦ２、５４５ｎｍで放出するＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂである。放射線感受性材料は、入射電離照射強度に応じた強度で変化する光を放出し、それによって、放出された光が線量率を表す。放射線感受性材料は、数ナノ秒から数秒の範囲の半減期を有する光を放出し得る。放射線感受性材料は、数μＧｙ／分からＭＧｙ／分の半減期およびダイナミックレンジを有する放射線を放出してもよい。 The radiation sensitive material may emit its radiation emission at one or more specific wavelengths. Some examples are Al 2 O 3 :C emitting at about 420 nm, BaF 2 emitting at about 310 nm and 295 nm, Gd 2 O 2 S:Tb emitting at 545 nm. The radiation sensitive material emits light that varies in intensity according to the intensity of incident ionizing radiation, whereby the emitted light represents a dose rate. Radiation sensitive materials can emit light with a half-life ranging from a few nanoseconds to a few seconds. The radiation sensitive material may emit radiation with a half-life and dynamic range of a few μGy/min to MGy/min.
上述のとおり、線量測定システム１００はまた、照射ビームの照射時に、少なくとも二次元の、放射線発光照射検出面１１０から放射線発光光を検出するように構成された検出システム１２０を備える。検出システム１２０は、照射検出面１１０からの放射線発光光に対して感受性である検出器１３０を備える。検出器１３０は、放射線発光光を捕捉して、デジタル画像を形成する、固体装置である、カメラセンサであってもよい。検出器は典型的には、ダイナミックレンジを有する可視光および／またはＵＶ光に対して感受性である。検出器は典型的には、使用した照射検出面に応じて、予想される放射線発光光スペクトルに適合する。検出器１３０はこのように、照射検出面１１０が、放射線発光を放出する波長の高量子効率を有し得る。これは、例えば、１０００〜１Ｈｚの範囲で調整可能であるような、調整可能な周波数を有し得る。検出器１３０は、ＣＣＤ、ＥＭＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＬｉｖｅＭＯＳ、ＩｎＧａＡｓＳＷＩＲ、ＳＷＩＲ、ＴＤＩ ＣＣＤ、および／またはＯＥＭ検出器のうちのいずれかであってもよい。検出器１３０は、フルフレーム（３６ｍｍ×２４ｍｍ）から、例えば、１×１ｍｍの、より小さいサイズの範囲のサイズを有してもよい。検出器は典型的には複数の画素を有し、各画素は、１つ以上の光感受性光検出素子を含む。検出器１３０は、白黒またはカラーであってもよい。検出器は、ＰＡＬ、ＮＴＳＣ、ＩＴＵ−Ｒ、ＢＴ６５６−４と互換性があり得るビデオ出力を有してもよい。検出器は、代替的に、またはそれに加えて、ＣａｍｅｒａＬｉｎｋ、ＧｉｇＥ、ＬＶＤＳ、ＵＳＢと互換性があり得るデジタル出力を有してもよい。 As mentioned above, the dosimetry system 100 also comprises a detection system 120 configured to detect radiative emission light from the radiative emission detection surface 110 in at least two dimensions upon irradiation of the irradiation beam. The detection system 120 comprises a detector 130 that is sensitive to radiation emitted from the irradiation detection surface 110. The detector 130 may be a camera sensor, which is a solid state device that captures the radiated light to form a digital image. The detector is typically sensitive to visible and/or UV light with a dynamic range. The detector typically fits the expected radiation emission spectrum, depending on the irradiation detection surface used. The detector 130 may thus have a high quantum efficiency at the wavelength at which the illuminated detection surface 110 emits radiation emission. It may have an adjustable frequency, for example adjustable in the range 1000-1 Hz. Detector 130 may be any of a CCD, EMCCD, CMOS, LiveMOS, InGaAsSWIR, SWIR, TDI CCD, and/or OEM detector. The detector 130 may have a size ranging from full frame (36 mm x 24 mm) to a smaller size, for example 1 x 1 mm. The detector typically has a plurality of pixels, each pixel including one or more light sensitive light detection elements. The detector 130 may be black and white or color. The detector may have a video output that may be compatible with PAL, NTSC, ITU-R, BT656-4. The detector may, alternatively or additionally, have a digital output that may be compatible with CameraLink, GigE, LVDS, USB.
検出システムはまた、放射線医療または放射線治療照射ビームおよび周囲光からの放射線を少なくとも部分的に遮断するフィルタ１４０を備える。フィルタは、検出器１３０に合うサイズ、形状、および厚みを有し得る。フィルタ１４０は選択的に、波長または波長の範囲もしくは組み合わせを伝搬させるか、または阻止してもよい。フィルタ１４０は典型的には、マトリックスによって放出された放射線発光に対応する波長の放射線を伝搬させ得る。フィルタは、例えば、室内光等の、１０〜８００ｎｍの波長域の周囲光を遮断してもよい。これは、５ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の中心波長（ＣＷＬ）を有してもよい。フィルタ１４０はコーティングされていてもよく、またはコーティングされていなくてもよい。これは、金属系のコーティングを有してもよい。これは、高い光学濃度を有する堅いコーティングを有してもよい。これは、ガラスの１つまたは組み合わせで構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、フィルタは、例えば、バンドパスフィルタ、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ、ノッチフィルタ、ダイクロイックフィルタ、撮像フィルタ、減光フィルタ等の特定のカテゴリのフィルタに属してもよい。フィルタは光学濃度フィルタであってもよく、光学濃度は０．３〜１０まで変化してもよい。光フィルタは、いくつかの実施形態において、通過帯域フィルタであってもよく、フィルタが設置される際に、放射線の少なくとも９３％が狭い波長帯で検出器に伝搬され、通過帯域外では、少なくとも６の光学濃度で放射線が遮断される。 The detection system also includes a filter 140 that at least partially blocks radiation from the radiation therapy or radiation treatment irradiation beam and ambient light. The filter may have a size, shape, and thickness that fits the detector 130. Filter 140 may optionally propagate or block wavelengths or ranges or combinations of wavelengths. The filter 140 is typically capable of propagating radiation of a wavelength corresponding to the radiation emission emitted by the matrix. The filter may block ambient light in the wavelength range of 10-800 nm, such as room light, for example. It may have a central wavelength (CWL) in the range of 5 nm to 400 nm. The filter 140 may be coated or uncoated. It may have a metallic coating. It may have a hard coating with high optical density. It may consist of one or a combination of glasses. In some embodiments, the filters may belong to a particular category of filters, such as bandpass filters, longpass filters, shortpass filters, notch filters, dichroic filters, imaging filters, neutral density filters, etc. The filter may be an optical density filter and the optical density may vary from 0.3 to 10. The optical filter may, in some embodiments, be a passband filter, such that when the filter is installed, at least 93% of the radiation is propagated to the detector in the narrow wavelength band and at least outside the passband. Radiation is blocked at an optical density of 6.
本発明の実施形態によると、所定の範囲内の入射角を有する放射線のみを伝搬させるために、フィルタ１４０または別個のフィルタが採用されてもよい。このような範囲は狭くてもよく、例えば、５°以内の所定の入射角など、例えば１０°以内の所定の入射角であってもよい。 According to embodiments of the present invention, filter 140 or a separate filter may be employed to propagate only radiation having an angle of incidence within a predetermined range. Such a range may be narrow and may be, for example, a predetermined incident angle within 5°, for example, a predetermined incident angle within 10°.
本発明の実施形態によると、構成により、照射源からの直接の放射線の量が可能な限り少なくなるように、検出システムは、放射線源に隣接して、例えば、それに平行に位置付けられる。後者について図２に示す。 According to an embodiment of the invention, the configuration positions the detection system adjacent to, for example parallel to, the radiation source so that the amount of radiation directly from the radiation source is as low as possible. The latter is shown in FIG.
いくつかの実施形態によると、システム１００はまた、放射線発光の検出を制御し、それによって線量検出を制御する制御装置１５０を備える。一方で制御装置は、検出および線量判定のタイミングを制御してもよい。他方で制御装置は、リアルタイムでの、または将来的な治療目的のために、放射線医療または放射線治療中に照射を調節するために、放射線医療または放射線治療システム、例えば、その治療計画装置を調整してもよい。例えば、所定の線量および／もしくは線量率に達すると、照射は停止され得るか、または変更され得る。照射が行われるべきでない位置で線量が計測されると、システムは停止され、対象の位置決めが再度行われ得る。制御装置は、検出された線量を治療計画システムによって計画された線量と比較するようにプログラミングすることができ、それに基づいて療法を調整することができる。 According to some embodiments, the system 100 also comprises a controller 150 that controls the detection of radiation emission and thereby the dose detection. On the other hand, the control device may control the timing of detection and dose determination. The controller, on the other hand, coordinates the radiation medical or radiation treatment system, eg its treatment planning device, in order to adjust the irradiation during radiation treatment or during radiation treatment, in real-time or for future treatment purposes. May be. For example, irradiation may be stopped or changed when a predetermined dose and/or dose rate is reached. If the dose is measured at a location where irradiation should not occur, the system can be stopped and the object repositioned. The controller can be programmed to compare the detected dose with the dose planned by the treatment planning system and adjust the therapy accordingly.
いくつかの実施形態によると、システム１００はまた、検出された信号を処理するための処理装置１６０を備え、それに基づいて、対象、例えば患者に提供される照射の相対または有効線量を算出する。処理装置１６０は、独立した処理装置であるか、またはシステムの別の部分に統合されてもよい。
実行されるアルゴリズムは、ソフトウェアまたはハードウェアにプログラミングされてもよい。
According to some embodiments, the system 100 also comprises a processing unit 160 for processing the detected signals, on the basis of which the relative or effective dose of the irradiation provided to the object, eg the patient, is calculated. The processing unit 160 may be a stand-alone processing unit or integrated into another part of the system.
The algorithm executed may be programmed in software or hardware.
別の態様において、本発明は、対象を照射するための画像放射線医療または放射線治療システムに関する。画像放射線医療または放射線治療システムは、第１の態様で説明した線量測定システムを備える。放射線医療または放射線治療システムはさらに、当業者に既知であるように、例えば、照射源、照射療法計画システム、対象の位置決めのための位置決めシステム等の、従来の要素を備える。特徴および利点は、第１の態様において述べられたとおりであり得る。照射源２１０、照射療法計画システム２２０、および対象の位置決めのための位置決めシステム２３０を示す、画像放射線医療または放射線治療システム２００を図１に示す。 In another aspect, the invention relates to an imaging radiation medical or radiation therapy system for illuminating an object. The imaging radiotherapy or radiotherapy system comprises the dosimetry system described in the first aspect. The radiation medical or radiation treatment system further comprises conventional elements, such as, for example, a radiation source, a radiation therapy planning system, a positioning system for positioning the object, as known to those skilled in the art. The features and advantages may be as described in the first aspect. An imaging radiation medical or radiation treatment system 200 is shown in FIG. 1, showing an irradiation source 210, a radiation therapy planning system 220, and a positioning system 230 for positioning an object.
さらに別の態様において、本発明は、対象、例えば、患者の放射線医療または放射線治療中に照射線量を判定する方法に関する。
本方法は、少なくとも二次元の、放射線発光照射検出面を患者上に提供することと、放射線治療（および／または放射線医療）を行うために周囲の放射線および照射ビームがもたらす放射線を除去しながら、少なくとも二次元の、放射線発光照射検出面からの放射線発光信号を検出することと、検出された放射線発光信号に基づいて対象上に送達された線量および／または照射位置を導出することと、を含む。二次元線量はさらに、患者に送達された三次元線量に再構成され得る。さらなる工程は、第１の態様に記載された構成要素の機能に対応してもよい。
In yet another aspect, the invention relates to a method of determining a radiation dose during radiological treatment or radiotherapy of a subject, eg, a patient.
The method provides at least a two-dimensional radiation emitting detection surface on a patient and removing ambient radiation and radiation provided by an irradiation beam for performing radiation therapy (and/or radiotherapy), Detecting at least two-dimensional radiation emission signal from the radiation emission detection surface, and deriving a dose and/or irradiation position delivered on the object based on the detected radiation emission signal. .. The two-dimensional dose can be further reconstructed into the three-dimensional dose delivered to the patient. Further steps may correspond to the functionality of the components described in the first aspect.
本発明はさらに、第１の態様において説明するように、対象、例えば患者に照射中の線量測定のための線量測定システムの使用に関する。本発明はまた、第１の態様において説明するように、放射線治療または放射線医療のその後の照射セッション中の線量測定システムの使用に関する。本発明はさらに、第１の態様において説明するように、対象に送達された線量を制御するための、または放射線医療もしくは放射線治療の治療計画検証のための線量測定システムの使用に関する。 The invention further relates to the use of a dosimetry system for dosimetry during irradiation of an object, eg a patient, as described in the first aspect. The invention also relates to the use of the dosimetry system during a radiation treatment or a subsequent irradiation session of radiology, as described in the first aspect. The invention further relates to the use of a dosimetry system as described in the first aspect for controlling the dose delivered to a subject or for treatment planning validation of radiotherapy or radiotherapy.
一例として、本発明の少なくともいくつかの実施形態の特徴および利点を示しながら、放射線医療または放射線治療を受ける際に患者が受ける二次元のリアルタイムでの電離放射線の量を評価する方法およびシステムについて説明する。これは、再結合中心において迅速に再結合する自由電子ホールを照射下で生成する、放射線発光（ＲＬ）材料（例えば、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｐｒ、ＢｅＯ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３：Ｃ、Ａｌ２Ｏ３：Ｃ、Ｍｇ、ＣａＦ２：Ｔｈ、アルカリハライドクリスタル）からなる二次元シートからの光放出のリアルタイムの記録に基づく。放出光は、電離放射線線量率に比例する。ＲＬ光は、検出をＲＬ二次元シートから来る主な放出に限定するために、ショートパス／バンドパスフィルタと組み合わせて科学用カメラ（ＣＣＤ、ｓＣＭＯＳ、ＣＭＯＳ、ＣＭＯＳＩＳ、ＩｎＧａＡｓ、ＥＭＣＣＤ、および半導体）によって収集／計測される。カメラおよびフィルタは、ＬＩＮＡＣ（線形加速器）のヘッドまたは陽子／ハドロン療法ビームに平行に、主な放射線領域外に、患者に垂直に対向して、または任意の所望の角度で配置される。 By way of example, a method and system for assessing the amount of two-dimensional, real-time ionizing radiation received by a patient in undergoing radiotherapy or radiation treatment is described while illustrating the features and advantages of at least some embodiments of the present invention. To do. This is a radiation emitting (RL) material (eg Lu 3 Al 5 O 12 :Pr, BeO, ZnO, Al 2 O 3 :C) that produces under irradiation a free electron hole that recombines rapidly at the recombination center. , Al 2 O 3 :C, Mg, CaF 2 :Th, alkali halide crystals) based on real-time recording of light emission from a two-dimensional sheet. The emitted light is proportional to the ionizing radiation dose rate. RL light is used by scientific cameras (CCD, sCMOS, CMOS, CMOSIS, InGaAs, EMCCD, and semiconductors) in combination with shortpass/bandpass filters to limit detection to the main emission coming from the RL two-dimensional sheet. Collected/measured. The camera and filter are positioned parallel to the LINAC (linear accelerator) head or proton/hadron therapy beam, outside the main radiation region, perpendicularly facing the patient, or at any desired angle.
二次元放射線発光シートは、放射線医療または放射線治療を受けている患者の皮膚を被覆する。カメラは、実施例において、また、二次元シートに垂直である。静的（従来の）および動的治療（ＩＭＲＴ、ｒａｐｉｄＡｒｃ、ＶＭＡＴ、ペンシルビーム）に関して、カメラは、二次元シートに、また、結果的に患者の皮膚に当たる電離放射線の形状および強度の変化を撮像し、患者の安全のためにリアルタイム生体内線量測定ツールを提供することが可能である。 The two-dimensional radiation emitting sheet covers the skin of a patient undergoing radiation medical treatment or radiotherapy. The camera, in the example, is also perpendicular to the two-dimensional sheet. For static (traditional) and dynamic treatments (IMRT, rapidArc, VMAT, pencil beam), the camera images changes in the shape and intensity of ionizing radiation that strikes the two-dimensional sheet and consequently the patient's skin. It is possible to provide a real-time in vivo dosimetry tool for patient safety.
専用の自動ソフトウェアにより、計測されたデータを分析し、臨床ワークフローにおけるルーチン生体内線量測定（ＩＶＤ）のために、それを治療計画システムと比較する。ソフトウェアは、ＴＰＳにおいて計画された治療領域（ビームまたはアーク）および強度（線量率）の各々からの情報を使用し、この情報を行われた治療と比較する。システムは、治療の実行および検証プロセス中に線量測定要件およびＱＡに従うことを可能にする。 Dedicated automated software analyzes the measured data and compares it with a treatment planning system for routine in vivo dosimetry (IVD) in a clinical workflow. The software uses information from each of the planned treatment areas (beams or arcs) and intensities (dose rates) at the TPS and compares this information with the treatments given. The system allows to comply with dosimetry requirements and QA during the treatment delivery and validation process.
ＥＭＣＣＤカメラによって得られた、Ａｌ２Ｏ３：Ｃ、Ｍｇシートからリアルタイムで放出された放射線発光（ＲＬ）光の二次元および三次元表現を示す、対応する放射線発光放出の画像を図３ａおよび図３ｂに示す。 Corresponding radiative emission images are shown in FIGS. 3a and 3b, showing two-dimensional and three-dimensional representations of the radiative emission (RL) light emitted in real time from the Al 2 O 3 :C, Mg sheet, obtained by an EMCCD camera. Shown in 3b.
放射線療法における対象の照射の工程は、本発明の一部ではないことに留意されたい。本発明は、線量測定方法に関し、線量測定は、固定化マトリックスの物理的効果の計測によって行われ、それには、人間または動物の体での物理的効果の測定が必要とされない。結果的に、本方法は、人間または動物の体との相互作用を必要とせず、かつ手術方法または治療方法ではない。 It should be noted that the step of irradiation of the subject in radiation therapy is not part of the present invention. The present invention relates to a dosimetric method, the dosimetry being carried out by measuring the physical effect of an immobilized matrix, which does not require the measurement of the physical effect in the human or animal body. Consequently, the method does not require interaction with the human or animal body and is not a surgical or therapeutic method.
Claims (15)
・放射線感受性材料を備えた、少なくとも二次元の放射線発光照射検出面（１１０）であって、前記放射線感受性材料が、放射線発光特性を有する、少なくとも二次元の放射線発光照射検出面（１１０）と、
・放射線医療または放射線治療照射ビームを用いた照射時に、前記少なくとも二次元の検出面（１１０）から放射線発光光を検出するように構成された検出システム（１２０）と、を備え、
前記検出システム（１２０）が、放射線発光に対して感受性であり、かつ画像を形成するための複数の画素を含む、検出器（１３０）を備え、前記検出システム（１２０）が、前記放射線医療または放射線治療照射ビームおよび周囲光からの放射線を少なくとも部分的に遮断するためのフィルタ（１４０）をさらに備える、線量測定システム（１００）。 A dosimetry system (100) for use in an irradiation system (200) for radiotherapy or radiotherapy, said dosimetry system (100) comprising:
At least two-dimensional radiation emission detection surface (110) comprising a radiation-sensitive material, said radiation-sensitive material having radiation emission properties;
A detection system (120) configured to detect radiation emission light from the at least two-dimensional detection surface (110) during irradiation with a radiation medical or radiation treatment irradiation beam;
The detection system (120) comprises a detector (130) that is sensitive to radiation emission and comprises a plurality of pixels for forming an image, the detection system (120) comprising the radiotherapy or The dosimetry system (100) further comprising a filter (140) for at least partially blocking radiation from the radiation treatment irradiation beam and ambient light.
・少なくとも二次元の放射線発光照射検出面を前記対象上に提供することと、
・周囲光、および放射線医療または放射線治療を実行するための前記照射ビームがもたらす放射線を除去しながら、放射線発光に対して感受性があり、かつ画像を形成するための複数の画素を含む、検出器を使用して、前記少なくとも二次元の放射線発光照射検出面から放射線発光信号を検出することと、
・前記検出された放射線発光信号に基づいて、前記対象上に送達された線量および／または照射位置を導出することと、を含む、方法。 A method for determining a dose of radiation during radiotherapy or radiotherapy for a subject, comprising:
Providing at least a two-dimensional radiation emitting detection surface on the object;
A detector that is sensitive to radiation emission and that includes a plurality of pixels for forming an image, while removing the ambient light and the radiation brought by said irradiation beam for performing radiation medicine or radiotherapy. Detecting a radiation emission signal from the at least two-dimensional radiation emission irradiation detection surface using
-Deriving a dose and/or an irradiation position delivered on the object based on the detected radiation emission signal.
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